火炮内弹道设计方案多指标辅助优化分析王敬季新源袁亚雄

火炮内弹道设计方案多指标辅助优化分析王敬季新源袁亚雄

火炮发射与控制学报第 2期GUN LAUNCH& CONTROL J OURNAL 9 。

火炮内弹道设计方案多指标辅助优化分析王敬季新源袁亚雄209 ) 1 0 4 (南京理工大学南京

摘

要：根据最优化理论建立了内弹道多指标决策模型，制定了基于经典内弹道模型的可行方案集和指

标集，并采用 T SS算法对可行方案进行综合优化和排序。结果表明，多指标决策模型可作为内弹道设计 OP I方案辅助优化工具。 关键词：应用数学；内弹道设计；多目标优化；多属性决策中围分类号：T 0 Z 1 J 1 . 4学科分类代码：I 0 8 1. 7文献标识码：A

1火炮内弹道设计方案多指标优化模型 当弹丸直径、弹丸质量、炮口速度和最大膛压已确定时，内弹道的设计变量只有装填密度△和相对装药量 (/,每一对组合 (,o m)即为一个设计方案。参考同类型火炮所采用的设计方案，∞ ) z￣ a/ 确定弹道设计变量△和的变化范围，对设计变量进行灵敏度分析，获得合适的设计变量的变化步长，通过内弹道模型计算，可获得满足战技要求的可行方案 R集：一[,,,] x z… CR其中，,

虑战术技术指标、弹道性能及有关弹道特征量 (最大膛压、炮 I速度、火药利用率和身管寿命等 )如： 1,合理地确定各个指标之间的匹配关系以及它们的取值，使所选方案在某种准则下达到最优。因此，战技指标、弹道性能和有关弹道特征量共同构成弹道设计方案的优化指标集：=[ l厂，,] F厂， 2… c R

A: a]==[ :

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一

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收稿日期：2 0—21,2 0— 33 0 41 -8 0 50— 1定稿。 作者简介：王敬 ( 9 2一) I6,女，动力学院博士研究生。研究方向；兵器发射理论与技术。

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火炮发射与控制学报

20 0 5正

式中，厂一 mi f』厂…, ) (一 1

2…, )为各指标的理想点； L一 ma f/…, n( l, 2, ,, - x( u,,) ( 一 1 2…, )为各指标的负理想点。,,

虽然可行方案集中并不存在这样的方案，但是它们可作为对其他方案进行比较优劣的标准，在 FC R"中，如果依照某一测度，方案 z对应的点离。近，同时离 z 最一最远，则我们认为方案 z优于 方案 z,( En,污 ),那么该方案就应当是方案集 XC R中的最好方案，当然也可依照该测度对所有方案进行排序。

2指标集的确定 一

般情况下，指标集由如下参数组成：

( )最大膛压 P 1。通常由外弹道设计给出。模型中，以给定值作为上界，最大膛压作为逆指标。 ( )炮口速度。由外弹道设计给出。一般情况下作为适度指标，有些情况下可作为正指标。 2 ( )炮口压力 P。其大小直接影响冲击波场的强度。该指标属于逆指标。 3 ( )火药能量利用效率一— -￣ 4 O5 . mv。

用以确定可行方案的/值的取值范围，这里设为正指标。

pdz

( )炮膛工作容积利用效率一 5m‘g

。

的大小与武器的性能有关，一般火炮的值在 0 4 .~

0 6之间。 .7

()火药相对燃烧结束点位置仇一笋。为了使火药在膛内全部燃烧完毕，保证初速的稳定， 6‘g

不能太大，一般火炮值应当小于 0 7因此该指标作为适度指标，由火炮性能而定] .,。^ l 1

( )身管条件寿命 N— K 7

。身管寿命是指身管在丧失一定战术和弹道性能以前所能发射的

正装药炮弹的累计数量。由于影响身管寿命的因素很多，且复杂，在弹道设计方案中仅用上述与弹道

方案相关的条件寿命来描述身管寿命，该指标是正指标。在弹道设计时，要根据这些指标对方案进行选择和评价。从实际需要出发，用系统有效的方法对可行方案进行综合评价和排序。

3算法和步骤 ( )确定可行方案集和相应的指标集。参考同类型火炮所采用的设计方案，能够确定弹道设计变 1量

△和 n的变化范围，对设计变量进行灵敏度分析，可以获得合适的设计变量的变化步长，采用龙格一

库塔法求解经典内弹道模型，可获得满足战术技术要求的可行方案集和相应的指标集 F。 ( )构造决策矩阵 A。 2| r=

(求策阵范型R r:—a// 3决矩规 )一[] ^∑口 rf V i 1 :

(EN ) ,EM( , ) E N JE M ,…,,…,

( )求加权决策矩阵规范型 R 4一[]— w : r ( )确定理想点。 5和负理想点一：一

可以证明上述变换是保序变换，即对决策矩阵的规范化和加权处理不改变方案的优劣顺序嘲。

一{ n mi l 一[, EN) i 一

]]

{ x ma l )一[, EN i

( )计算测度 (离 ) 6距：各方案到理想点的测度 s— l一 l各方案到负理想点的测度 _一 l一— l l l采用欧几里德范数作为距离的测度。

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表,

示

第2 期

三 等：火炮内弹道设计方案多指标辅助优化分析

是药^得燃『到烧 J ”策对 决相矩结。,

计各案理点相接度数 算方对想的对近指：{—()按 c 8由大到小的顺序排列方案的优先次序，排在最前面的方案应优先采用

一置

4实例分析

=

度

广 -呈值

出足技标 方集 内应的指标集见表 2和决合化见表，内道典型算 满战指妻行案径炮相道计案指综策矩阵分 3由弹经模计选一的翌奎见 I弹设方多标优析 可董 2表山。… 一

模。型

一

,

o

一指 ,

标值一

一蛐日霎=

∞麒一维 h f零耙表 3决策矩阵表——— ———— ———— —————

兰~一 ~—

_———————~一— —————.-

—

—

—

—

—

—

—

—

—

一

1 。

21 .5 5 2 41 8 2 O8. 54 4 4 3

01 32 O O

—1 57 8————4 3— 5————— 4—8— 0 2— 2—— 0 . 8— 3 E 4—~.

。

鞑

8

52 1 0.7 7

7 4 E0 . 4 7 - 6 8 E- 4 . 5 O

O OO133

1 58 53 5

4 21 5 80。

O O 92 . O 7

7 8 2l 7 8 7.

如表 3所广. 0

0.1 8… 2

1 2 6 q

规范决策矩阵：

R—

l o _L. 0厂 .O O 2

0 29… .1

18 4 f)O 3 7 6×7

O.1 8 2 0 26 .0 0. 6 02

0 081 O O7 l

加权规范矩阵：

R:

i? O2 .L O2 O.

0 26 .0

O 3 × 0 J6 7 3

如果权系数取为：w1￣ -

可得到I生 4所示的计算结果百T目鞠表^h、l。

0,=。

w

2￣ o’ 0 。

w。 O O = 5,

一 O- 2,

5:o.1 := 5,

6: o 5, .1’

w7 o:”.

0,则 5’

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火炮发射与控制学报

20 0 5年

实验方案：A=6 0k m_,n一0 2,P=2 6MP,一7 6m s。 0 g 。 . 2 3 a 5 _。 表 4列出了优选的前 1 0种方案序号，方案参数见表 1表 5给出了优选的 5种方案及相应的指标。值，与实验方案对比可知，优化排序是有效的。

3结束语 采用多指标优化分析法对内弹道可行方案进行综合评价分析是一种新的有效的 …… 此处隐藏：2855字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……